本发明专利技术提供了一种具有快速自动频率补偿的CPFSK解调装置及方法，包括以下步骤：S1、将CPFSK解调装置启动；S2、将射频信号通过CPFSK解调装置处理后得到输入信号；S3、将输入信号、本振的正交信号分别传送至CPFSK解调装置后得到输出信号。本发明专利技术所述的一种具有快速自动频率补偿的CPFSK解调装置及方法具有简单易实现、硬件资源消耗少、功耗低、体积小的特点。同时该方法不仅可以实现大范围的多普勒频偏的捕获和跟踪，还能实现较大范围的多普勒变化率跟踪。该发明专利技术的另一个特点就是每次误差电压的计算更新时间短，算法收敛速度快；该方法具有架构简洁、硬件资源消耗少，易于FPGA实现等诸多优点。多优点。多优点。
【技术实现步骤摘要】
一种具有快速自动频率补偿的CPFSK解调装置及方法
[0001]本专利技术属于无线遥测遥控领域，尤其是涉及一种具有快速自动频率补偿的CPFSK解调装置及方法。
技术介绍
[0002]在航空航天的遥测领域，调频调制体制是使用最为广泛的调制体制，这是因为调频调制与调相调制等其他调制方法相比具有诸多优点。在数字通信系统中调频技术通常是指FSK（Frequency Shift Keying，频移键控），而CPFSK（Continuous Phase Frequency Shift Keying，连续相位频移键控）是一种特殊的FSK调制，CPFSK调制具有相位连续、包络恒定、带外衰减快和频带利用率高的优点。目前遥测领域使用的调频多为CPFSK调制技术；在使用过程中，由于通信双方通常存在着快速度的移动，诸如导弹和卫星。快速运动会使的收发双方存在着多普勒频偏，另外考虑到收发双方的时钟的固有系统偏差，这些收发双方存在的频偏容易造成接收端判决错误，造成误码。因此在进行CPFSK解调的时候进行自动频率控制（AFC）能有效提高解调性能；目前现有的CPFSK解调多采用非相干解调方法，这种解调方法在多普勒频偏较大的时候解调性能较差，也有一些解调方法具有一定的多普勒频偏抑制能力，但需要较长的积分和调整时间，频偏调整速度较慢，这些方法对于固定多普勒频偏的抑制能力尚可，但对具有较快多普勒变化率的应用场景的跟随能力较差。
技术实现思路
[0003]有鉴于此，本专利技术旨在提出一种具有快速自动频率补偿的CPFSK解调装置，以克服多普勒频偏对解调性能的影响，对多普勒频偏变化率对解调性能的影响同样有很好的抑制能力。
[0004]为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：一种具有快速自动频率补偿的CPFSK解调装置，包括依次信号连接的预处理结构、捷变频芯片和FPGA芯片，所述捷变频芯片包括本振、一号乘法器、二号乘法器、一号低通滤波器、二号低通滤波器、一号模数转换和二号模数转换，本振两侧分别信号连接至一号乘法器输入端、二号乘法器输入端，一号乘法器输出端信号连接至一号低通滤波器输入端，一号低通滤波器输出端信号连接至一号模数转换输入端，一号模数转换输出端信号连接至FPGA芯片，二号乘法器输出端信号连接至二号低通滤波器输入端，二号低通滤波器输出端信号连接至二号模数转换输入端，二号模数转换输出端信号连接至FPGA芯片；所述FPGA芯片包括依次信号连接的自动频率控制、cordic鉴相、差分鉴频和位同步/判决，自动频率控制的输入端分别信号连接至一号模数转换、二号模数转换、cordic鉴相。
[0005]进一步的，所述预处理结构包括依次信号连接的一号低噪声放大器、带通滤波器和二号低噪声放大器，一号低噪声放大器输入端用于接收射频信号，二号低噪声放大器输
出端用于输出输入信号。
[0006]进一步的，所述自动频率控制包括依次信号连接的误差计算、三号低通滤波器、数字控制振荡器和复数乘法器，且误差计算输入端信号连接至cordic鉴相输出端，cordic鉴相输入端信号连接至复数乘法器输出端，复数乘法器输入端信号连接至一号模数转换、二号模数转换，误差计算、三号低通滤波器、数字控制振荡器、复数乘法器、cordic鉴相形成AFC环路控制。
[0007]相对于现有技术，本专利技术所述的一种具有快速自动频率补偿的CPFSK解调装置具有以下优势：（1）本专利技术所述的一种具有快速自动频率补偿的CPFSK解调装置，该解调装置结构简单，设计合理，具有架构简洁、硬件资源消耗少，易于FPGA实现等诸多优点。
[0008]本专利技术的另一目的在于提出一种具有快速自动频率补偿的CPFSK解调方法，以解决需要较长的积分和调整时间，频偏调整速度较慢以及应用场景的跟随能力较差的问题。
[0009]为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：一种具有快速自动频率补偿的CPFSK解调方法，包括以下步骤：S1、将CPFSK解调装置启动，将射频信号通过预处理结构处理后得到输入信号；S2、将输入信号、本振的正交信号分别传送至一号乘法器输入端、二号乘法器输入端，一号乘法器输入端接收到正交信号经相乘后输出一号幅度归一化信号，并将一号幅度归一化信号传送给一号低通滤波器，一号低通滤波器处理后得到一号模拟信号，并将一号模拟信号传送给一号模数转换，一号模数转换处理后得到一号数字信号，并将一号数字信号传送给自动频率控制，二号乘法器输入端接收到正交信号经相乘后输出二号幅度归一化信号，并将二号幅度归一化信号传送给二号低通滤波器，二号低通滤波器处理后得到二号模拟信号，并将二号模拟信号传送给二号模数转换，二号模数转换处理后得到二号数字信号，并将二号数字信号传送给自动频率控制；S3、自动频率控制接收到信号，并经AFC环路控制后，得到复数表达式，并将复数表达式传送给cordic鉴相，cordic鉴相对复数表达式处理后得到cordic鉴相处理信号，并将cordic鉴相处理信号传送给差分鉴频，差分鉴频对cordic鉴相处理信号处理后得到差分鉴频信号，并将差分鉴频信号传送给位同步/判决，位同步/判决对差分鉴频信号处理后得到输出信号。
[0010]进一步的，在步骤S1中的所述输入信号的表达式为，其中，为调制射频频点，为输入信号的调制频偏，为输入信号的初始相位。
[0011]进一步的，在步骤S2中的所述本振的正交信号为和，其中表示收发双方的频偏，为调制射频频点，为输入信号的初始相位，为本地信号的初始相位。
[0012]进一步的，在步骤S2中的所述一号幅度归一化信号的表达式为；所述二号幅度归一化信号的表达式为
，其中，为调制射频频点，为输入信号的调制频偏，表示收发双方的频偏，为输入信号的初始相位，为本地信号的初始相位。
[0013]进一步的，在步骤S2中的所述一号模拟信号为，所述二号模拟信号为，所述一号数字信号为，所述二号数字信号为，其中n表示对时间t采样后的离散时间，为输入信号的调制频偏，表示收发双方的频偏，为输入信号的初始相位，为本地信号的初始相位。
[0014]进一步的，在步骤S3中的所述复数表达式为，所述cordic鉴相处理信号为，其中n表示对时间t采样后的离散时间，为输入信号的调制频偏，表示通过自动频偏控制抵消了大部分收发双方的频偏的残留频偏，系统正常工作时接近为0，为输入信号的初始相位，为本地信号的初始相位。
[0015]进一步的，在步骤S3中的所述鉴相处理信号为，所述差分鉴频信号为，其中为输入信号的调制频偏也是解调算法的所求值，表示为残留频偏。
[0016]相对于现有技术，本专利技术所述的一种具有快速自动频率补偿的CPFSK解调方法具有以下优势：（1）本专利技术所述的一种具有快速自动频率补偿的CPFSK解调方法，该方法具有简单易实现、硬件资源消耗少、功耗低、体积小的特点。同时该方法不仅可以实现大范围的多普勒频偏的捕获和跟踪，还能实现较大范围的多普勒变化率跟踪。该专利技术的另一个特点就是每次误差电压的计算更新时间短，算法收敛速度快；该方法具有架构简洁、硬件资源消耗少，易于本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种具有快速自动频率补偿的CPFSK解调装置，其特征在于：包括依次信号连接的预处理结构、捷变频芯片和FPGA芯片，所述捷变频芯片包括本振(1)、一号乘法器(2)、二号乘法器(3)、一号低通滤波器(4)、二号低通滤波器(5)、一号模数转换(6)和二号模数转换(7)，本振(1)两侧分别信号连接至一号乘法器(2)输入端、二号乘法器(3)输入端，一号乘法器(2)输出端信号连接至一号低通滤波器(4)输入端，一号低通滤波器(4)输出端信号连接至一号模数转换(6)输入端，一号模数转换(6)输出端信号连接至FPGA芯片，二号乘法器(3)输出端信号连接至二号低通滤波器(5)输入端，二号低通滤波器(5)输出端信号连接至二号模数转换(7)输入端，二号模数转换(7)输出端信号连接至FPGA芯片；所述FPGA芯片包括依次信号连接的自动频率控制(8)、cordic鉴相(9)、差分鉴频(10)和位同步/判决(11)，自动频率控制(8)的输入端分别信号连接至一号模数转换(6)、二号模数转换(7)、cordic鉴相(9)。2.根据权利要求1所述的一种具有快速自动频率补偿的CPFSK解调装置，其特征在于：所述预处理结构包括依次信号连接的一号低噪声放大器、带通滤波器和二号低噪声放大器，一号低噪声放大器输入端用于接收射频信号，二号低噪声放大器输出端用于输出输入信号。3.根据权利要求1所述的一种具有快速自动频率补偿的CPFSK解调装置，其特征在于：所述自动频率控制(8)包括依次信号连接的误差计算(12)、三号低通滤波器(13)、数字控制振荡器(14)和复数乘法器(15)，且误差计算(12)输入端信号连接至cordic鉴相(9)输出端，cordic鉴相(9)输入端信号连接至复数乘法器(15)输出端，复数乘法器(15)输入端信号连接至一号模数转换(6)、二号模数转换(7)，误差计算(12)、三号低通滤波器(13)、数字控制振荡器(14)、复数乘法器(15)、cordic鉴相(9)形成AFC环路控制。4.一种具有快速自动频率补偿的CPFSK解调方法，应用于如权利要求1至3任一所述的一种具有快速自动频率补偿的CPFSK解调装置，其特征在于：包括以下步骤：S1、将CPFSK解调装置启动，将射频信号通过预处理结构处理后得到输入信号；S2、将输入信号、本振(1)的正交信号分别传送至一号乘法器(2)输入端、二号乘法器(3)输入端，一号乘法器(2)输入端接收到正交信号经相乘后输出一号幅度归一化信号，并将一号幅度归一化信号传送给一号低通滤波器(4)，一号低通滤波器(4)处理后得到一号模拟信号，并将一号模拟信号传送给一号模数转换(6)，一号模数转换(6)处理后得到一号数字信号，...
【专利技术属性】
技术研发人员：王仁智，张春泽，杨继超，孔雅，展鹏飞，刘建梁，何志明，
申请(专利权)人：天津讯联科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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